يوجد تنوع كبير في مصادر الطاقة على مستوى العالم، وتعد الطاقة الحركية من أبرز أنواع الطاقة التي يمكن العثور عليها في بيئتنا اليومية، حيث تؤثر بشكل إيجابي على الإنسان والبيئة بشكل عام.
أنواع الطاقة الحركية
تنقسم الطاقة الحركية إلى خمسة أشكال رئيسية، وهي كالتالي:
الطاقة الإشعاعية
- تعرف الطاقة الإشعاعية بأنها: الطاقة المنقولة من خلال الإشعاع الكهرومغناطيسي.
- تعتبر الطاقة الإشعاعية من أنواع الطاقة الحركية لأنها تنتقل دون أي تغيير في كتلة المادة، وتوجد ضمن الموجات الكهرومغناطيسية.
- يتم قياس الطاقة الإشعاعية بوحدة الإلكترون فولت، ومن أبرز أمثلتها: أشعة غاما، الأشعة السينية، الإشعاع الحراري، و الضوء.
الطاقة الحرارية
- تتشابه الطاقة الحرارية مع الطاقة الإشعاعية من حيث إمكانية الإحساس بها كحرارة أو دفء.
- يمكن تمييز الطاقة الحرارية عن الطاقة الإشعاعية، حيث تشير الأولى إلى مستوى النشاط بين الجزيئات والذرات في المادة، بينما الثانية تتعلق بالجسيمات والموجات.
- تعتبر الطاقة الحرارية شكلًا من أشكال الطاقة الحركية لأنها تنتج عن حركة جزيئات الذرات أو المواد بسرعة عالية، مما يؤدي إلى تصادم الجزيئات وارتفاع درجة الحرارة.
- كلما ارتفعت درجة حرارة المادة، تزداد الحركة والطاقة الحرارية في جزيئاتها.
تشمل بعض الأمثلة على الطاقة الحرارية ما يلي:
- الطاقة الحرارية الجوفية: مصدرها النشاط البركاني وتحلل المعادن الطبيعية، ويمكن استخدامها في التدفئة وتوليد الكهرباء.
- غليان الماء: يعتبر غليان الماء مثالًا واضحًا على الطاقة الحرارية، حيث تظهر الطاقة الحركية النشطة عندما يتم تسخين الماء.
الطاقة الكهربائية
- تعتبر الطاقة الكهربائية جزءًا من أنواع الطاقة الحركية بلا منازع.
- تعرف بأنها القوة الناتجة عن حركة الجزيئات المشحونة، مما يؤدي إلى تحريك الأجسام.
- إن حركة الإلكترونات من ذرة لأخرى تُحدث توليدًا للطاقة الكهربائية.
- تلعب الطاقة الكهربائية دورًا حيويًا في تشغيل الأجهزة الإلكترونية.
تتضمن بعض الأمثلة على الطاقة الكهربائية ما يلي:
- البرق: يمثل تفريغ الإلكترونات السريع في الغيوم ظاهرة تُظهر هذه الطاقة.
- المصباح المكتبي: فهو مثال آخر على الطاقة الكهربائية، حيث تنتقل الكهرباء من منفذ الطاقة إلى المصباح ثم تعود مرة أخرى.
الطاقة الصوتية
- تعتبر الطاقة الصوتية شكلًا من أشكال الطاقة الحركية، إذ تنتج عن الاهتزازات التي تنقل الصوت على شكل موجات عبر وسط ناقل، سواء كان سائلًا أو صلبًا أو غازًا.
- لا تنتشر هذه الطاقة في الفراغ لأن缺乏 الذرات التي يمكنها نقل الاهتزازات.
- تتميز الموجات الصوتية بأنها غير ثابتة الحركة، ويعتمد معدل الطاقة المنقولة على التردد، السعة، وحدّة الصوت.
تشمل بعض الأمثلة على الطاقة الصوتية:
- صوتك: عند التحدث بصوت طبيعي ووضع إصبعك على حلقك، ستشعر بالاهتزازات في أحبالك الصوتية.
- مكبر الصوت: إذا وضعت يدك على مكبر صوت يعمل بصوت عالٍ، ستشعر بالذبذبات.
الطاقة الميكانيكية
- تعد الطاقة الميكانيكية أحد أوضح أشكال الطاقة الحركية.
- يمكن تعريفها بأنها القدرة على القيام بعمل، سواء كانت طاقة وضع أو طاقة حركة، وهي التي تمكن الجسم من exerting force على جسم آخر لإحداث إزاحة.
تشمل أمثلة الطاقة الميكانيكية:
- الآلات البسيطة، مثل آلات الهدم والروافع.
- طواحين الهواء: حيث تقوم الرياح بتطبيق قوة على شفرات الطواحين مما يؤدي إلى حركتها وإنتاج الكهرباء.
- المسدس: الطاقة الميكانيكية تمنح الرصاص القوة اللازمة لخروجه بسرعة ليصطدم هدفه.
تعريف الطاقة الحركية
تعتبر الطاقة الحركية شكلًا من أشكال الطاقة ويمكن تعريفها على النحو التالي:
- هي الطاقة التي يمتلكها جسم أو جزيء بسبب حركته، والتي يتمثل في مقدار القوة المطبقة على الجسم، مما يؤدي إلى زيادة سرعته وحركته، وبالتالي اكتسابه للطاقة الحركية.
- تُعتبر الطاقة الحركية خاصية حصرية للأجسام المتحركة، وتجدر الإشارة إلى أن مقدارها يعتمد على كل من السرعة والكتلة.
- يمكن أن تكون الطاقة الحركية على شكل انتقال من نقطة لأخرى، اهتزازات للجزيئات، دوران حول محور، أو من خلال أي من هذه الأشكال السابقة.
قانون الطاقة الحركية
يمكن حساب الطاقة الحركية باستخدام المعادلة التالية:
- ط ح = ½ × ك × ع².
- حيث أنّ ط ح: تمثل الطاقة الحركية للجسم وتقاس بوحدة “الجول” (كغ×م²/ث²).
- ك: تمثل كتلة الجسم وتقاس بالكيلوغرام.
- ع: تمثل سرعة الجسم وتقاس بالمتر/ثانية.
استخدامات الطاقة الحركية
تتعدد الاستخدامات العملية للطاقة الحركية، ومن أبرزها:
- توليد الكهرباء: يسعى العلماء جاهدين للعثور على بدائل جديدة لإنتاج الطاقة النظيفة، وقد تم إنشاء طواحين هوائية بالفعل لإنتاج الكهرباء من طاقة الرياح.